宇宙是“人为制(zhì)造”的？为何会存(cún)在(zài)科学无法解释的“暗物质”？暗物质又究竟是什(shén)么(me)？人(rén)类(lèi)为了寻找暗物质(zhì)存在的证据，科学家们(men)在过去的几十年当中进行了超过50次的(de)长期实验(yàn)，但(dàn)是却(què)没有发现任何的有效证据(jù)。除了一(yī)个(gè)地方，在1687年出版的自然哲学(xué)数学原(yuán)理一(yī)书(shū)中，埃萨克牛顿发表了万有引力定律，它揭示了宇宙中天体运(yùn)动的(de)规(guī)律。往后的几百年(nián)来，当天文学家(jiā)们发现(xiàn)某些天体运行(xíng)轨道出(chū)现异常(cháng)，不符合万有引力定律的时候，他们就会(huì)知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有(yǒu)未(wèi)知(zhī)的天(tiān)体通过(guò)引力在摄(shè)动(dòng)它的(de)轨道。比如在1846年(nián)，奥(ào)本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运(yùn)行轨道的异(yì)常(cháng)，推(tuī)算并且发现了海王(wáng)星的(de)存在。另外，哈雷彗(huì)星、冥王星的发现(xiàn)都是应用万(wàn)有引力定(dìng)律所取得(dé)重大天文成就(jiù)的例子。但是(shì)这(zhè)些发现(xiàn)都是济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50在恒星系统的尺度当中，可当(dāng)我们(men)上升到星系或者是星团的尺度，事(shì)情就(jiù)开始变得诡异了。

1933年，瑞士的物理学家弗里茨兹(zī)威(wēi)基(jī)正在研究和(hé)测量后发星系团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所(suǒ)组成的巨(jù)大星系团(tuán)，这些(xiē)星系被引力束(shù)缚在一起(qǐ)。测量星(xīng)系团的质量一般会使用到(dào)两(liǎng)种方(fāng)法，当两(liǎng)种方(fāng)法结果一(yī)致，就可以确定(dìng)其质(zhì)量的范围。

第一种是获得其"光度(dù)学的质量(liàng)"，需(xū)要的数据(jù)是(shì)测量各个(gè)星系(xì)的光度。

第二种是动力学(xué)质量(liàng)的(de)计算，是利(lì)用光谱红移测量星系团(tuán)中(zhōng)的各个星系相对于星系(xì)团的运(yùn)动速度。当测(cè)量(liàng)结果出来之后，兹威基彻底懵了，“动力(lì)学质量(liàng)”竟(jìng)然是“光度学质(zhì)量”的400倍。这意(yì)味着，后发座星系团(tuán)有99%的质量消失了，或者说(shuō)这99%的质量(liàng)并不以(yǐ)可见光(guāng)的形式所存(cún)在，我们无法(fǎ)看到。最诡异的是，在测量速度(dù)的(de)过程中，兹(zī)威基(jī)发(fā)现星(xīng)系团中很多(duō)星系的速(sù)度比理(lǐ)论上(shàng)要(yào)快得多，按照(zhào)牛(niú)顿的运动学定律，仅靠(kào)这些可(kě)见星(xīng)系的质(zhì)量所产(chǎn)生(shēng)的引力是无法将它们束缚在星系(xì)团内的，它们(men)早就应(yīng)该(gāi)被(bèi)抛出星(xīng)系团之外了(le)，除非有一种神秘(mì)的力量在起作(zuò)用(yòng)，这种力量来源于(yú)某种隐形的物质。

据此，兹(zī)维(wéi)基提出了这样部分不(bù)可见的暗质，它不(bù)发散光、吸光、反(fǎn)射光，但是它们(men)却占据着宇宙中(zhōng)绝大部分(fēn)的质量。只是当(dāng)时的人们对这样(yàng)的一种说(shuō)法不屑(xiè)一顾。

直到40年之后，“暗物质”这个(gè)词才再一(yī)次出(chū)现。天文(wén)学家维(wéi)拉(lā)鲁宾和(hé)肯特福(fú)特在观测仙女(nǚ)座星系中的恒星运动。理论上(shàng)来(lái)说，距(jù)离中心越远的恒星在其轨道(dào)上(shàng)的运(yùn)行速度就会越(yuè)慢(màn)。但是(shì)他们观测的(de)结果却让人感到(dào)不可(kě)思议。

随着与中心距离的增加，恒(héng)星(xīng)的旋转速度几乎(hū)保持(chí)不变(biàn)。可是根(gēn)据牛顿(dùn)的万(wàn)有引力定律(lǜ)，在星系当中如(rú)果(guǒ)没(méi)有足够(gòu)大(dà)的质(zhì)量来吸引它们(men)，这些外(wài)围的恒星早就被(bèi)甩到宇(yǔ)宙当中了(le)。基于这(zhè)种现象，科(kē)学家们(men)会使用一(yī)种相对标准的(de)方(fāng)法(fǎ)来(lái)解(jiě)释暗物(wù)质的存(cún)在，这种方法就是测量星系(xì)当中(zhōng)气体在X轴(zhóu)上(shàng)距离星系(xì)中心的距(jù)离，以及在(zài)Y轴上气体(tǐ)的(de)旋转速度。如果出现(xiàn)异常的结果，就认为是由暗物质的力(lì)量进入其中。

于是科(kē)学(xué)家们通过射电(diàn)望(wàng)远镜测量了距离星系中心更(gèng)远距离的氢元素，发现它们(men)的旋转(zhuǎn)速度(dù)并(bìng)不符合牛顿的力学定(dìng)律。我(wǒ)们的太阳系也不例(lì)外，太阳系位(wèi)于银河系的第三悬(xuán)臂(bì)之上(shàng)，距离银河系中心2.6万光年，根据万有引力定(dìng)律进行(xíng)计算，太阳系的运(yùn)行速度应该是(shì)160千米/秒，但实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒的(de)速度围绕银河(hé)系旋转，这个实际(jì)速(sù)度(dù)远远大于理论(lùn)速度，那么产(chǎn)生以上这(zhè)种(zhǒng)向心加(jiā)速度的(de)原因很可能就是存在着一(yī)种(zhǒng)我(wǒ)们(men)看不到的(de)物质，是这些暗(àn)物质的引力(lì)效应将星系聚集(jí)在了一起。

也是从这时开始(shǐ)，越来越多的(de)研(yán)究人(rén)员开始(shǐ)相信暗物(wù)质的存在。科学家根据星系外恒星轨道的速(sù)度，估算在(zài)星系当中暗物质(zhì)的质量占整个星系质量的85%。但是(shì)，暗物质并(bìng)不(bù)是唯一可(kě)以(yǐ)解释这个(gè)现象的(de)原(yuán)因。在一(yī)项新的研究当中，科学家(jiā)们发现，几(jǐ)乎没(méi)有引力效应的(de)遥远恒星之(zhī)间，也会出现速度上(shàng)的微小差异。另外，天文学家还发现了(le)一个反(fǎn)常(cháng)的星系，叫做Agc114905。这个(gè)星系距离地(dì)球大(dà)约2.5亿(yì)光年，大小和银河(hé)系不多，但是星系当(dāng)中存在的恒星数(shù)量却只有银河系(xì)的(de)千分之一。

所以在理论上，该星系必(bì)须存(cún)在暗物质(zhì)，否则就(jiù)会分崩离析。但是科(kē)学(xué)家们使用最先进的望远镜对其进(jìn)行了40个小时的详细(xì)测量之后，发(fā)现星系中的恒星运动是可以用正常的物质和(hé)力学定律来解释(shì)的(de)。那么又有人(rén)提出，也许(xǔ)该星系的暗物质，已(yǐ)经被附近的另一个大(dà)星系(xì)剥离了。奇怪(guài)的是，它(tā)的附近没有任何星系存在(zài)。造成这些现(xiàn)象(xiàng)的除(chú)了暗物质(zhì)的(de)假说之(zhī)外，另一种可能就是人(rén)类对引力的理解还不够(gòu)全面，引力很(hěn)可能在不同尺度空间(jiān)中的工(gōng)作方(fāng)式是(shì)不同(tóng)的，这(zhè)意味着在行星系尺度中的天(tiān)体会沿着它们(men)的轨道，按照我们(men)所理(lǐ)解的方式运动。但是上升到星系和星团的尺度，引力之间(jiān)的相互作(zuò)用则是不同的方式。对于在星(xīng)系(xì)团(tuán)之(zhī)间的相互作(zuò)用(yòng)，科(kē)学家还(hái)引入了外部场效应的概(gài)念，指的是(shì)在数百万光(guāng)年的规模上，巨大的质(zhì)量之间会产(济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50chǎn)生对(duì)彼此特殊的效果，这(zhè)个理论叫做MOND蒙德(dé)理论。如果MOND蒙德理(lǐ)论成立(lì)，这意味着我们需要对(duì)现(xiàn)在的(de)物理定律进行修正，这些发(fā)现(xiàn)也让(ràng)很多人认为暗物质(zhì)假说理(lǐ)论就此终结。但(dàn)是在(zài)宇宙(zhòu)当中还有(yǒu)关于(yú)暗物(wù)质存在的其他的理(lǐ)论证据(jù)，这些(xiē)理论证据是蒙德理论(lùn)所(suǒ)没法解释的“引(yǐn)力透镜”。

径向距离为37亿光年的(de)子弹星(xīng)系团，由两个碰撞的星(xīng)系团所组成，类(lèi)似这样(yàng)的星(xīng)团，它们大部分的普通质量都(dōu)在星系的气体当中。当星(xīng)团(tuán)以(yǐ)1000万公里/小时发生碰撞的时(shí)候(hòu)，星际气体的相互作用(yòng)就会导致温度(dù)的(de)急(jí)剧升(shēng)高，速度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上(shàng)，在碰撞之后，子弹星系(xì)团大部分的质量将位于所有这些(xiē)气体(tǐ)所(suǒ)在的中间区域。那么我们通过什么来验证它的质(zhì)量区域到底是不是集中(zhōng)在(zài)中间(jiān)呢？前(qián)不久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空望(wàng)远镜传回(huí)了宇宙当中(zhōng)第一张全彩的高清照片，在照片中我(wǒ)们(men)可以明(míng)显(xiǎn)地(dì)看(kàn)到很多星(xīng)系(xì)似(shì)乎被拉伸(shēn)产(chǎn)生了(le)巨大的形变。其实这(zhè)些星(xīng)系本身并(bìng)不是真(zhēn)的被扭曲(qū)了，也不是韦伯望远镜出了什么问(wèn)题，而是这样极遥远的天体和我们地球上(shàng)的观测者之间。被一个质量超级(jí)巨大的(de)天体遮挡，这个超大质量的东西的引力，会使身后更遥远(yuǎn)星系的光(guāng)都发(fā)生了扭曲。这个现象就(jiù)是引力透(tòu)镜效应。这(zhè)个巨大的天体可(kě)能(néng)是超大(dà)质量的(de)黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系团观(guān)测的时(shí)候，发现它的大质量区域并不是(shì)在中间，而是在两侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团(tuán)发生全部的碰撞时，可(kě)被观测到的(de)质量(liàng)气(qì)体被卡在了中间，暗物质则直接通(tōng)过了(le)这个区域，并在两边(biān)形成了引力透镜(jìng)。对子弹(dàn)星系团的引(yǐn)力透镜研(yán)究也被认为是暗物质存在的迄今为止最(zuì)好的理论(lùn)证(zhèng)据。

除此之外，还(hái)有(yǒu)来(lái)自宇宙当中(zhōng)最古老的光。从宇宙大爆炸开始，38万年之后，可见光终于可以畅通无阻(zǔ)地穿越在宇宙(zhòu)当(dāng)中了。经(jīng)过了130多(duō)亿年(nián)之(zhī)后，这(zhè)些(xiē)光在宇宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中红色(sè)的部分表(biǎo)示温度较高(gāo)的区(qū)域(yù)，蓝(lán)色则表示相对较冷的区域，但实际上(shàng)它(tā)们(men)之间(jiān)的温差只有万分(fēn)之一。

科学家们通(tōng)过(guò)对(duì)前景背(bèi)景分离后的(de)二值(zhí)图(tú)像进行连通域提取(qǔ)和标(biāo)记(jì)之后发现，如果宇宙当中没有暗物质，图形(xíng)看(kàn)起来不(bù)应(yīng)该是这样的，而随着暗物质的增加(jiā)，一(yī)些(xiē)峰(fēng)值的幅度会减小，才变得看起来“和谐”。为了匹配(pèi)宇宙微波背(bèi)景辐(fú)射(shè)的测(cè)量值，我们需要的暗物(wù)质大(dà)约(yuē)是(shì)普通物质的5倍。这个数字与解(jiě)释星系当中(zhōng)恒星运动所(suǒ)需(xū)要(yào)的暗物质比例是一致的。这就意味着。

用(yòng)了一(yī)个简单的理(lǐ)论框(kuāng)架(jià)，就(jiù)很好地解释了很多不同的观测结果(guǒ)。而暗物(wù)质的(de)本(běn)质就是宇宙当中(zhōng)存(cún)在着某种类(lèi)型的粒子，它们(men)不参与任(rèn)何其他(tā)的电(diàn)磁作用，只通过(guò)引力来相互作用。所以(yǐ)如果能够找到(dào)这种粒子的存在，就相当(dāng)于(yú)找(zhǎo)到了暗物质存在的实际证据。这种粒子到底是(shì)什么？科学家们已经提出了数十种的假想目(mù)标，而(ér)要寻找这些不同的(de)目标(biāo)粒子(zi)所需要的实验方式也不(bù)相同。在过去(qù)的几十年当中，人类为了寻找这些(xiē)看(kàn)不(bù)见、摸不到(dào)，几乎(hū)不会与常规(guī)物质相互作用(yòng)的“暗物质”，科学家们(men)已经(jīng)进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任(rèn)何实质性的发(fā)现，除了一个地方，意大利的格(gé)兰萨(sà)索山，隶(lì)属于阿尔卑斯山脉。

在山下1400米处的地下矿井(jǐng)当中(zhōng)，藏着(zhe)地(dì)球上最大的地学实验室，这(zhè)个(gè)实验室叫“DAMA/LIBRA”。这里有一(yī)个三层(céng)楼高的探测器，一直致力于寻找(zhǎo)暗物质粒子的周(zhōu)期性震荡。

自1997年(nián)以来，这里的科学家声(shēng)称观测到了某种信号。经过了20多(duō)年的(de)数据收(shōu)集，人们发(fā)现了一个有趣的事情。探测率(lǜ)会(huì)在每年的(de)6月份(fèn)达到(dào)峰(fēng)值，然后在(zài)11月降到最低，而且在(zài)20年当中每年(nián)都是(shì)一样。一些科学(xué)家认为(wèi)这可能是(shì)人(rén)类发现暗物(wù)质的第一个直接(jiē)证据。

但是为什么暗物质会产生周期性的年(nián)度信号呢(ne)？刚才我们讲了太(tài)阳系正在以(yǐ)220公里/秒的速度围绕着银河系进行移(yí)动，那么如果暗物质存(cún)在宇宙(zhòu)当中，这意味着(zhe)我们也在(zài)以这样的速度在穿越着暗物质流(liú)，这个过程中(zhōng)会产生相应的振(zhèn)荡，同时(shí)地(dì)球又以30公里/秒的(de)速(sù)度围绕太阳进(jìn)行旋转。所以有半年的时(shí)间，地球围绕太阳的方向与太阳环(huán)绕银河系的方向(xiàng)是一致的(de)，而(ér)另外半年则与之相反。

而(ér)在6月份的(de)时候(hòu)，地球与太阳的方向正好达到完全一致(zhì)，这是理论上地(dì)球穿越(yuè)暗物质流最(zuì)快的时(shí)段。而在(zài)11月(yuè)份，又恰好达(dá)到了最慢(màn)值。尽管在实际的(de)情况中，太阳(yáng)系相对银河系(xì)的平面呈(chéng)现了60度的(de)倾斜，但是这并不(bù)影响这个理论的有效(xiào)性。

因此(cǐ)科学家认(rèn)为这可(kě)以用来解(jiě)释(shì)，研究人员们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可能有其(qí)他(tā)的情况(kuàng)，造成这种年(nián)度周(zhōu)期信(xìn)号的差异(yì)也可能(néng)是(shì)温度、湿度、土(tǔ)壤中的水分、高山(shān)上的积(jī)雪(xuě)，甚至连意(yì)大(dà)利游客的数量也符合这个(gè)周期的规律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立了一个几乎相同的实验室，这(zhè)里的季节与之前的实(shí)验室(shì)正好相(xiāng)反，而(ér)在这里，地球穿过暗物质流的运动特征(zhēng)和第一个(gè)实(shí)验室是一样(yàng)的(de)。

因此，如果(guǒ)在这里可以得到相同(tóng)的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质所存在的非(fēi)常有力的证据了(le)。但是由于这(zhè)个实验(yàn)室刚刚建(jiàn)成不久，所(suǒ)以截至目前(qián)还无(wú)法提供(gōng)相应的(de)数据(jù)支持。另外，在(zài)2025年，NASA将会发射(shè)一台新的(de)望(wàng)远镜，这台太(tài)空(kōng)望远镜叫(jiào)做(zuò)“南(nán)希(xī)格雷(léi)斯罗曼(màn)”，它的主镜大小跟哈勃望远镜相同，但它的(de)宽视场仪器提供的视(shì)野是(shì)哈勃红外仪器的100倍(bèi)。南希格雷斯罗曼太空望远(yuǎn)镜其中一个关键的用途(tú)就是探索暗物质背后的奥秘，对于探测的结果(guǒ)，我们只能拭目以待了(le)。费米实验室粒子天体物理中(zhōng)心的科学(xué)家丹琥珀和贾森斯(sī)特芬研究发现，如果(guǒ)暗物质存在，它们极有可能拥有(yǒu)另一种(zhǒng)神秘的效应，这种(zhǒng)暗物(wù)质效应，会支持宇(yǔ)宙当中(zhōng)生命的诞生，或者说是生命进化的一个重要因素。

如果这一(yī)理论得到进一步(bù)的(de)证(zhèng)实，那么遍布宇宙当中的暗物质会不会意味着人类(lèi)并不(bù)孤单呢？或许在(zài)宇宙当中某个角落的行星(xīng)上(shàng)，暗物质正在通过这样的效应创造生命。当然，这些推论的大前提是要先(xiān)找(zhǎo)到暗物质存在的实际证据(jù)。那么小(xiǎo)伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗(àn)物质(zhì)到(dào)底存不存在呢？喜(xǐ)欢(huān)请点(diǎn)赞(zàn)，你的支持是我更新的动力(lì)！

未经允许不得转载：橘子百科-橘子都知道 济南初中排名前十名(济南中学排名)，济南初中排名前50